35. Коэффициент направленного действия линейных антенных решеток

Коэффициент направленного действия антенных решеток можно вычислять по общей для любых антенн формуле В случае, когда ось симметрии совпадает с направлением максимума главного лепестка ДН, то можно воспользоваться формулой:

В случае синфазного равноамплитудного возбуждения элементов решетки при любом фиксированном числе излучателей максимальный КНД наблюдается при шаге . При фиксированной длине решетки (в случае длинных решеток ) шаг решетки выбирать равным , т.к. в этом случае уровень боковых лепестков убывает с увеличением их номера. Расчеты показывают, что при шаге КНД равен количеству элементов решетки D=n. При дальнейшем уменьшении шага решетки КНД практически остаётся постоянным.Для длинных синфазных решеток , поэтому . В случае решеток бегущей волны при осевом излучении (  1) убывание уровней боковых лепестков с ростом их номера имеет место, когда . КНД, как и в предыдущем случае, также равен n. Однако из-за того, что шаг решетки в 2 раза меньше,

36. Взаимное влияние связанных вибраторов

Связанные вибраторы расположены на небольшом расстоянии d друг от друга, что заметно влияет на их электрические характеристики. Степень взаимного влияния убывает с ростом расстояния d, поэтому обычно d выбирают из условия d  .Влияние вибраторов друг на друга проявляется в изменении тока в каждом вибраторе под действием ЭДС, наведенной полем соседнего вибратора. В результате этого изменяется входное сопротивление и сопротивление излучения обоих вибраторов. Рассмотрим систему из n связанных вибраторов и представим каждый из них в виде эквивалентной схемы (рис. 13.4). На рис. 13.4, Z_вн – вносимое сопротивление в результате влияния соседних вибраторов. Входное сопротивление каждого из связанных вибраторов определяется путем решения системы линейных уравнений Кирхгофа:

,где величины Z₁₂, Z₂₁, Z_nn называются сопротивлениями связи.Пусть антенная система состоит из двух связанных вибраторов. Тогда ,где Z₁₁ – собственное сопротивление одиночного вибратора

- вносимое сопротивление из второго вибратора в первый.

Обозначим , где m – отношение амплитуд токов в вибраторах,  - разность их фаз. Из (13.6) следует, что

39.Основы теории приемных антенн

Приёмные антенны предназначены для преобразования энергии электромагнитного поля волны в энергию токов высокой частоты, поступающую на вход приёмного устройства.У приёмных антенн определяющим фактором чаще всего является диаграмма направленности.Принцип работы приёмных антенн полностью определяется законами электродинамики. Рассмотрим это на примере диполя Герца (рис. 15.1).Пусть направление прихода волны (вектор Пойнтинга) составляет угол  с осью диполя. Тогда эдс, наведённая в диполе, определяется как:

, где l - длина диполя.По определению, длина диполя Герца l  λ. Поэтому амплитуда поля волны вдоль оси вибратора остаётся постоянной, и, следовательно, величину Е можно вынести за знак интеграла: . (15.2)Под действием ЭДС в вибраторе возникает ток, амплитуда которого, вследствие вышеуказанной причины, также будет постоянной по всей длине диполя. В вибраторах различной длины амплитуда тока распределена неравномерно. Однако, в отличие от вибраторов в режиме передачи, где эдс сосредоточена в точках питания, в приёмных вибраторных антеннах, наведённая полем волны эдс имеет распределённый характер, что усложняет расчет параметров антенны. Задача упрощается, если воспользоваться принципом взаимности.Согласно принципу взаимности, свойства и параметры приёмной антенны можно определить, если известны свойства и параметры этой же антенны в режиме передачи. Сущность принципа взаимности заключается в том, что если на вход четырехполюсника (рис. 15.2) подать ЭДС е₁, то на его выходе (в нагрузке) появится ток I₁ . Если же на выход четырехполюсника подключить ЭДС е₂, равную е₁, то на входе четырехполюсника появится ток I₂, равный I₁ .

Из принципа взаимности непосредственно вытекает принцип обратимости антенны, т.е. направленные свойства и КНД антенны одинаковы в режиме приёма и передачи. Таким образом, свойства приёмной антенны можно исследовать по её свойствам в режиме передачи.Используя принцип взаимности, нетрудно определить мощность сигнала, возникшего на входе приёмника в результате воздействия поля волны. На рис. 15.3 изображена эквивалентная схема приёмной антенны, где е_пр – наведённая ЭДС, I_пр – ток во входных цепях приёмника, Z_A=R_A + jX_A – входное сопротивление антенны, Z_пр=R_пр+jX_пр – входное сопротивление приемника.В согласованном режиме Х_А=Х_пр=0, R_A=R_пр. При этих условиях в нагрузку отдается максимальная мощность. Из рис. 15.3 следует, что ,

где F() - зависимоcть тока в антенне от угла прихода волны. F() называется диаграммой направленности приёмной антенны. Как следует из (15.2), максимум наведённой ЭДС в антенне соответствует условию  = 0 (в случае симметричного вибратора в режиме приёма вектор должен быть параллелен его оси). С учётом сказанного . Мощность сигнала, развиваемая на входе приемника, . Так как е_пр имеет распределенный характер, то величину е_пр определим, воспользовавшись понятием действующей длины вибратора (12.5): .С учетом (15.6) из (15.5) следует, что: . Как следует из (В.9), коэффициент усиления проволочных антенн . (15.8)С учетом (15.8)

. (15.9)под эффективной площадью приемной антенны принято понимать отношение мощности, извлекаемой антенной из поля приходящей плоской электромагнитной волны, к средней по времени плотности потока мощности волны (вектору Пойнтинга) в месте расположения приемной антенны: . (15.10)С геометрической точки зрения эффективная площадь антенны представляет собой часть фронта плоской волны, через которую проходит вся мощность, извлекаемая антенной из окружающего пространства. Таким образом, . (15.11

Приравняв (15.9) к (15.11), получим:

, В случае полуволнового вибратора ( Ом) . (

Если пренебречь потерями в антенне (чаще всего на СВЧ), то , и

.